如图所示,电源两端电压不变,当只闭合开关S、S2、S3时,电流表示数为I1,当只闭合开关S、S3时,电压表V2的示数为3V,此时电阻R2的功率P2;当只闭合开关S时,电流表示数为I3,电压表V1的示数为2V,此时R1的功率P1'=0.4W,此时电阻R3的功率为P3.I1:I3=3:1.求:
(1)电源电压;
(2) P2
(3) P3
解析:设电源电压为U。当只闭合开关S、S2、S3时,去掉电压表、S1及其连线,实物电路如下。由图可见原电路等效电路为只含R1电路。故
I1= | U | …………(1) |
R1 |
当只闭合开关S、S3时,原实物电路去掉电压表V1、S1、S2及其连线,实物电路如下:
不难看出,此时R3被短路,R1与R2串联,电压表测量的是R2两端的电压。故
3= | UR2 | …………(2) |
R1+R2 |
同时
P2= | 32 | …………(3) |
R2 |
当只闭合开关S时,原电路中去掉电压表V2,S1、S2、S3及其连线,实物电路如下:
由图可见,此时电路等效电路为R1、R2、R3组成的串联电路,电压表V1测量R1两端的电压。故
I3= | U | …………(4) |
R1+R2+R3 |
2= | UR1 | …………(5) |
R1+R2+R3 |
0.4= | 22 | …………(6) |
R1 |
由(6)式解得:
R1=10Ω
由I1:I3=3:1,R1=10Ω及(1)、(4)式得
R2+R3=20Ω…………(7)
由于R2+R3=2R1,所以三电阻串联时,R2与R3两端的总电压为R1两端电压为2倍。即R2与R3两端的总电压为:
U23=2U1=2×2V=4V
电源电压:
U=U1+U23=2V+4V=6V
将R1=10Ω及U=6V代入(1)式得:
R2=10Ω
将R2=10Ω代入(7)式得
R3=10Ω
再将R2=10Ω代入(3)式得:
P2=0.9W
三电阻串联时,易得电路中的电流为:
I3=I=0.2A
R3消耗的功率为:
P3=I32R3=(0.2A)2×10Ω=0.4W
综上可知:
(1)电源电压为6V;
(2)题中R2消耗的功率为0.9W;
(3)题中R3消耗的功率为0.4W。
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